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Small: 软模板辅助合成介孔NiFeB-P,高效催化析氧反应

导电金属介孔材料包含高度暴露的活性位点,并在一系列电化学反应中表现出有效的物质/电子传输速率;具有较大介孔的金属介孔材料有利于大分子的平稳快速传质。中孔结构可以使用基于溶致液晶(LLC)的模板或通过硬模板方法在金属中形成。然而,LLC的高粘度限制了前一种方法的适用性,而后者需要多个步骤并且涉及去除模板材料(如SiO2)的苛刻条件。因此,控制化学还原条件和改善胶束自组装过程对于合成非贵金属及其合金的介孔结构至关重要。

近日,早稻田大学Toru Asahi日本国立物质材料研究所Yusuke Yamauchi等通过将NiFe合金与P和B(NiFeB-P)共掺杂,设计并合成了一种用于OER的具有大孔(11 nm)的电催化剂。

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在化学还原过程中,B在形成含有许多活性位点的无定形结构中起着至关重要的作用。另一方面,适度的磷化允许额外的P掺杂而不影响介孔形态的基本完整性,并部分保留了非晶结构。在碱性电解质中,所制备的NiFeB-P MNs在10 mA cm-2电流密度下表现出252 mV的低OER过电位,明显小于B掺杂的NiFe MNs (274 mV)和商业RuO2(269 mV)。

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没有经过磷化的样品的活性主要归因于它们的高表面积和源自它们的中孔结构的快速传质,同时催化剂在水氧化过程中原位形成一层高活性NiFe氧化物/羟基氧化物;向系统中添加P可以调整活性位点的电子结构并增强电导率,从而显着提高催化剂的固有活性。这项工作为设计高性能水分解电催化剂提供了一种有效的策略,同时也阐明了成分和形态对其性能的影响。

Soft Template-Based Synthesis of Mesoporous Phosphorus- and Boron-Codoped NiFe-Based Alloys for Efficient Oxygen Evolution Reaction. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202203411



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